Introdução ao PIC. Guilherme Luiz Moritz 1. 6 de novembro de DAELT - Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Transcrição

1 Guilherme Luiz Moritz 1 1 DAELT - Universidade Tecnológica Federal do Paraná 6 de novembro de 2013

2 Características do PIC Arquitetura Harvard RISC, 35 instruções 8 a 84 pinos Mais de 180 modelos Vários periféricos

3 Panorâmica do PIC 16F877A Arquitetura RISC Apenas 35 instruções para aprender Todas as instruções são executadas em um ciclo, exceto os saltos Frequência de operação de até 20 MHz 33 pinos de I/O Alta corrente para acionar LEDs diretamente Interrupção quando há mudança no estado lógico dos pinos de entrada Conversor A/D 8 canais 10 bits de resolução

4 Panorâmica do PIC 16F877A 3 Temporizadores / Contadores independentes Temporizador Watch-dog Saída por PWM Modo USART melhorado Suporta RS-232 e RS-485 Detecção automática de baudrate Porta série assíncrona Suporta os modos I 2 C e SPI

5 CPU Acumulador: registrador especial, sempre um dos operandos da ULA Decodificador de intruções: interpreta as instruções Unidade lógica aritmética (ULA): executa as operações Status Register (PSW): registrador de estado da ULA

6 Programação de microcontroladores Um programa de microcontrolador é uma sequência de comandos da CPU (instruções) que realiza operações sobre a memória (registradores e memória de uso geral) ou periféricos.

7 Memórias Internas Esse microcontrolador tem três tipos de memórias: Memória ROM (8 kbytes): Memória de programa Usada para armazenar o programa ser executado Feita com tecnologia FLASH seu conteúdo pode ser alterado com o auxílio de um programador externo O chip pode ser reprogramado cerca de vezes Memória EEPROM (256 bytes): Memória de dados assim como ROM, seu conteúdo não se apaga quando a alimentação é desligada Pode ser alterada durante a execução do programa Pode ser escrita cerca de vezes Memória RAM (368 bytes): Registradores de função geral (GPR) Registradores de função especial (SFR)

8 Memória de Programa do PIC

9 Memória e Registradores Registradores são memórias internas do microcontrolador que tem funções específicas Registradores de memória: Armazenam dados SFRs: Cumprem funções específicas dentro do microcontrolador (Ex: Acionar uma porta)

10 Registradores do PIC (Memória de dados)

11 SFRs)

12 SFRs) - Exemplos Como saber a função de cada bit dos registradores? - Datasheet

13 Periféricos do PIC - PORTS O 16F628a possui duas portas que são comandadas pelos registradores PORTA, PORTB, TRISA, TRISB

14 Periféricos do PIC - PORTS Vamos estudar o funcionamento dos registradores! Porque alguns pinos do processador têm mais de um nome?

15 TRISX

16 Entrada/Saída

17 Debouncing

18 Instruções Instrução de máquina: Um comando codificado de maneira compreensível pelo decoder de instruções Linguagem de máquina: Conjunto de instruções reconhecidas pela CPU Tipo de instruções: Transferência: copia dados de uma localização para outra Aritmética e lógica: Comanda a ULA Controle: direciona a execução do programa

19 Conjunto de Instruções O conjunto de instruções da arquitetura compreende todas as operações que a CPU é implementada para executar 1 Carrega y no registrador R1 2 Carrega z no registrador R2 3 Se R2 = 0, pule para instrução 6 4 Comande a ULA a dividir R1 por R2, armazenando o resultado em R3 5 Armazena R3 em x 6 Pare

20 Estrutura Básica de um Programa em Assembly

21 Diretivas Diretivas: independente do processador característica da própria linguagem Assembly Exemplos: PROCESSOR: deve ser escrita no início de TODOS os programas. Define o tipo do microcontrolador Processor 16f877 #INCLUDE: possibilita incluir um arquivo na compilação #include <p16f877.inc>

22 Diretivas Exemplos: EQU: atribui um nome a uma posição específica da memória RAM. Cria uma VARIÁVEL MAXIMUM EQU 0x25 CBLOCK e ENDC: cria uma série de variáveis CBLOCK 0x20 (tab) START ; endereço da memória 0x20 (tab) RELE ; endereço da memória 0x21 (tab) STOP ; endereço da memória 0x22 (tab) LEFT ; endereço da memória 0x23 (tab) RIGHT ; endereço da memória 0x24 ENDC

23 Diretivas Exemplos: ORG: especifica uma posição da memória para o PROGRAMA ORG 0x100 START ORG 0x1000 TABLE END: todo programa deve obrigatoriamente ser terminado por essa diretiva... END ; Fim de programa

24 Subrotina

25 Conjunto de Instruções PIC Grupos de Instruções Transferência de dados MOVWF Lógica e Aritmética Soma, Subtração, Incremento, E, OU, XOR,... Operação com bits Direcionadores de programa BTFSC, CALL

26 Conjunto de Instruções PIC16 Ações: MOV (Move): Move um byte de origem para destino ADD: Soma dois valores SUB (Subtract): Subtrai AND: Faz um E lógico IOR (Inclusive OR): Faz um OU lógico XOR (Exclusive OR): Faz um XOR lógico CLR (Clear): Zera um byte COM (Complement): Inverte os bits de um byte DEC (Decrement): Subtrai 1 INC (Increment): Soma 1 SWAP: Inverte os nibbles de um byte

27 Conjunto de Instruções PIC16 Ações (continuação): RR (Rotate Right): Rotaciona os bits de um byte uma posição à direita (o carry participa da rotação) RL (Rotate Left): Rotaciona os bits de um byte uma posição à esquerda (o carry participa da rotação) BC (Bit Clear): Zera um bit BS (Bit Set): Seta um bit BT (Bit Test): Testa o bit (se é 0 ou 1) GOTO: Vai para um endereço determinado CALL: Vai para um endereço determinado (mas memoriza posição atual para retornar) RETURN: Retorna ao local onde havia o CALL

28 Conjunto de Instruções PIC16 Ações (continuação): SLEEP: Entra em estado de dormência (poupa energia) CLRWDT (Clear Watchdog): Restaura contagem do watchdog NOP (No Operation): Não faz nada, usado para pequenos ajustes de tempo

29 Conjunto de Instruções PIC16 Especificadores: L (Literal): número constante F (File): endereço da RAM interna W (Working register): acumulador Referências: f: refere-se ao endereço de um file d: refere-se ao destino (W ou F apenas) b: refere-se ao número do bit de um file k: refere-se a um número constante

30 Conjunto de Instruções PIC16 Ação Condicional: S (Skip): pula a próxima instrução Condições: S (if set): se o bit testado for 1 C (if cleared): se o bit testado for 0 Z (if zero): se o byte for zero

31 Conjunto de Instruções PIC16 EXEMPLOS: Move Literal to Work Move (copia) o valor 0x1B para o acumulador

32 Conjunto de Instruções PIC16 EXEMPLOS: Move Work to File Move (copia) o valor do acumulador para o file localizado no endereço 0x1B da RAM

33 Conjunto de Instruções PIC16 EXEMPLOS: Bit Set File Seta o bit 3 do file 0x21

34 Conjunto de Instruções PIC16 EXEMPLOS: Bit Test File Skip if Cleared Testa o bit 3 do file 0x21; se o bit for zero, pula a próxima instrução

35 Conjunto de Instruções PIC16 EXEMPLOS: Decrement File Decrementa o valor do file 0x1C e coloca o resultado no próprio file

36 Conjunto de Instruções PIC16 EXEMPLOS: Decrement File Skip if Zero Decrementa o valor do file 0x1C e coloca o resultado no próprio file; se o byte for zero, pula a próxima instrução

37 Fluxogramas Elementos gráficos utilizados para estabelecer uma sequência a uma tarefa a ser realizada. Possuem três elementos básicos:

38 Exemplo: Contador a) Faça o programa que realize a contagem de 0 a 9 na variável CONT, retornando novamente a 0 e reiniciando a contagem.

39 Exemplo: Contador Programação Assembly L2 MOVLW 0x00 ; W=0 MOVWF CONT ; W -> CONT L1 INCF CONT,F ; CONT+1 -> CONT MOVF CONT,W ; CONT -> W SUBLW 0x09 ; 0x09-W -> W BTFSS STATUS,Z ; Deu zero? GOTO L1 ; não GOTO L2 ; sim

40 Exemplo: Contador b) Modificar o programa anterior de forma que a contagem seja regressiva de 9 até 0.